[发明专利]多功能极性聚烯烃材料及其金属配合物材料、制备方法和用途

说明书

本发明涉及新型多功能极性聚烯烃材料、其金属配合物材料、制备方法和用途。所述多功能极性聚烯烃材料是由式CH₂＝CH₂表示的乙烯单体、式CH₂＝CH‑(CH₂)_m‑CH₃表示的α‑烯烃共聚单体和式表示的丁香酚类共聚单体共聚形成的无规共聚物，其中m、X和Y如本文所定义，该多功能极性聚烯烃材料可以在温和条件下简单有效地制备，并且可以用作相兼容剂和粘附剂，同时经过渡金属改性后可获得力学性能显著改善且具有自修复功能的多功能极性聚烯烃金属配合物材料。

技术领域

本发明属于功能性高分子聚烯烃材料领域，具体涉及多功能极性聚烯烃材料及其金属配合物材料、制备方法和用途。

背景技术

上世纪以来，高分子材料已渗透到人类生活的方方面面，这在一定程度上是由于它们具有优良的热、机械、流变性甚至光学特性，这些特性可以通过调整聚合物的组成、结构或者改变极性官能团的种类进行微调。聚烯烃来源于现成的低成本烯烃原料，如乙烯、丙烯和其他α-烯烃，已成为世界上最广泛生产的聚合物。因其廉价、轻便和耐用等特点已作为木材、金属和玻璃等传统材料的替代品，广泛应用于管材、薄膜、包装、汽车、电子、电缆、农业、军事医疗等领域.

基于非极性的聚烯烃材料的优良性能及其低反应性(链结构本身只含有低反应性的饱和C-C和C-H键)，少量极性单体的引入，可对聚烯烃材料的表面性能产生巨大的影响，可改善材料的印染性、粘附性、流变性及与其他高分子材料的相容性和共混性，从而开发出全新的应用领域。

近年来，以生物可再生单体为原料合成高分子材料引起了人们的广泛关注。例如，乙烯与丙烯酸共聚物具有许多优异的性能和广泛的应用。目前，在工业上，这类共聚反应只能通过自由基聚合在高温高压的苛刻条件下进行，而且由于自由基聚合的特点，适用单体较少。因此，利用过渡金属催化乙烯与极性单体的配位共聚合成为研究者的目标，主要从催化剂的设计及单体筛选两方面入手。后过渡金属因其亲氧性弱，可有效避免极性官能团与金属中心配位或螯合作用所导致的催化剂失活及链转移或链终止等问题，因此在共聚领域得到了广泛的关注和研究。目前对于乙烯与极性单体共聚效果较好的有四大后过渡金属催化体系如下：1、1996年 Brookhart发现的二亚胺骨架催化剂(支化功能化聚乙烯)；2、2000年Grubbs发现的水杨醛亚胺骨架催化剂(乙烯与极性降冰片烯共聚)；3、 2002年Drent发现的邻磺酸骨架催化剂(线性功能化聚烯烃材料，适用于绝大部分极性单体)；4、2017年三菱化学集团发现的磷酚骨架催化剂 (线性功能化聚烯烃材料)。对于这些体系所得到的功能化聚烯烃材料的表面性能、力学性能、加工性能等关乎应用的指标，均少有人报道，大体侧重于对催化剂的表征与评价。那么以合成某种功能化聚烯烃材料为目标，根据材料性能需求，来筛选催化剂及聚合条件，显得更加实用。

丁香酚是一种价格低廉的生物质可再生单体，具有抗菌性。2017年，研究者用经典的邻磺酸钯催化乙烯与丁香酚共聚，得到的共聚物分子量较低(Mn＜1.0×10⁴)，很大程度地影响材料的力学性能，因此，研究者仅针对其抗菌性做了实验加以证实(Parisi，L.R.；Scheibel，D.M.；Lin，S.； Bennett，E.M.；Lodge，J.M.；Miri，M.J.；Eugenol as renewablecomonomer compared to 4-penten-1-ol in ethylene copolymerization using apalladium aryl sulfonate catalyst.Polymer，2017；Vol.114，pp 319-328.)。此外，还没有关于乙烯、丁香酚与另一种α-烯烃的三元共聚的报道，也没有乙烯与丁香酚类共聚单体和α-烯烃共聚单体三元共聚合的报道，更没有含有丁香酚类共聚单体的较高分子量的聚烯烃材料及其性能方面的报道。

因此，本领域需要开发新的多功能极性聚烯烃材料，其可以以简单有效的方法制备。此外，通过对这样的多功能极性聚烯烃材料进行金属改性，能够得到具有更多功能极性的新型共聚物材料。

发明内容